黄文君:中控德令哈光热电站熔盐系统改造经验
发布者:CSPPLAZA | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 8520查看 | 2015-07-03 18:47:00    
  CSPPLAZA光热发电网报道:中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2015于6月25~26日在京盛大召开,中控太阳能技术有限公司副总裁兼总工程师黄文君出席本届大会并发表演讲,重点分享了中控太阳能德令哈光热电站塔式熔盐系统改造的经验。

下面刊出的是黄文君演讲的主要内容:(注:本文根据速记和录音资料整理,文章内容未经演讲者本人审阅。)

  感谢主办方给我们这个机会交流中控德令哈电站的情况,跟前面的专家汇报的一样,太阳能热发电是一个工程,是一个装备密集、技术密集型的产业,这个产业未来是很好的产业,目前是起步阶段,需要紧密的合作。

  今天把德令哈项目情况做一下交流。整个项目的情况按照50兆瓦设计的,技术难度大、资金投入大,首先建立了10兆瓦的电站,目前已经建成了,已经平稳发电22个月。也是全世界海拔最高的电站,运行、建设过程中也有很多的经验。


图:黄文君发表演讲


  这个电站选址跟刚才讲的中电投德令哈的和中广核的电站是相邻的,都在德令哈市,整个项目前期先做了10兆瓦项目的实验,目前10兆瓦的项目占地25万平方米,镜场15.5万平米,塔高80米,设计的日均效率是15.9%,峰值是21%,发电机蒸汽温度510度,整个技术理念都采用了国产的自主的技术,包括镜场控制系统、吸热器、汽轮机等等。

  项目总体工程进度,2012年6月份进场施工,2012年8月份建设了两个塔,每个塔热功率15.5%,2013年7月份并网发电,工程管理是个很大的课题,从选址项目招标到工程的建设。今天到会的很多专家都去过现场考察,包括国家能源局也去现场做过数据的调研。中国到今天前期投入了很多的科研经费,但是很多项目没有投运也没有相关的数据,我们的规模虽然还不大,但是对德令哈的气侯数据、光资源数据、发电效率贡献很大。

  2014年8月份前期对熔盐做了很多研究,2014年4月份熔盐的启动,到2015年1月份正式递交设计院,启动了熔盐改造储能的设计,第一期做的是聚光做成功。

  德令哈项目现场实景,后端的山脉是祁连山的余脉,中间是汽轮机房,塔高80米,最高点是97米。是目前全球已经建成的海拔最高平稳气温最低的,德令哈冬天气温很低,特别是在施工阶段,冬天11月份以后室外施工暂停,到来年4月份都是属于低温期,按照建设上的要求是不能施工的,施工周期短,另外海拔3000米,相对气压比较低。

  该项目现已稳定发电20多个月,累计运行500天,德令哈有龙卷风包括低温和大风的气侯,年利用小时数1600到1800,平均发电效率15.7%,这跟当时的取样点那天的天气有关,那天假如说DNI比较好效率会偏高一些,特别是中午。高海拔环境的适应性达到了国内相对领先的水平,马教授也讲了成本也是关键,储热是关键技术,这个项目到现在总体而言成本是相对偏高,我们也在做二期的规划。聚光精度也得到了充分的验证,2012年进入的时候也怀疑大规模镜场聚光是不是可以达到要求,现在最远做到的500米以外镜子的聚光的实验,熔盐的储能技术,也是目前为什么要建太阳能光热电网友好型储能的技术,经过实测的两维跟踪的DNI的仪器,对太阳能辐射两年光资源的数据,2013年2100千瓦,2014年1915千瓦,德令哈也有雨季,为什么到了7、8月份DNI资源并没有想象的那么好,德令哈6、7月份也有一些暴雨,甚至2013年7、8月份还有抗洪的问题,因为山上水大幅度的下来会对坡度进行冲刷,山地上形成了很多冲刷沟,这个工程量也很大,斜坡平均这端到另一端坡差达30米。太阳能发电很重要的一点,电质量要比光伏要好,一期虽然没有加熔盐的储能,加入了气包的储能,光资源是在跳动了发电输出是稳定的,毕竟是光热发电优势的地方。

  项目的经验,高海拔施工、严寒、风沙、紫外线,施工的过程中铺设的电缆要求抗紫外线,不抗紫外线的电缆半年以后外表皮已经脆裂,德令哈这样的高原地带和北京和杭州相比,很多的工程资源包括工程机械、工程队伍、工程配件等会比较缺乏,所以施工的周期会因为这些原因而延长。那么还有劳动力的成本,以前我们预期的劳动力成本是比较低的,其实高原地带本身的施工时间短,一天一般六个小时施工,但其实我们为了赶进度往往施工到十个小时,因为这个原因当时海拔地带人容易疲劳,所以技术工人也比较缺乏。

  所以解决方案就是要防冻、防风、防紫外线、防腐蚀。

  一期熔盐实验杭州做了很多实验,科学的实验,肯定要经过小试、中试、大试,大规模的资金投入要考虑项目的风险,我们跟前面介绍很多国外的公司和央企资金实力和技术能力有很大的差距,我们在杭州做了小规模的实验,包括聚光、熔盐的吸热器和换热系统,底下是最后放出来熔盐,马老师说的做了很多流动性的实验。这是蒸汽的排气口,蒸汽从小管子排出,这是小规模实验,熔盐很重要的一点就是凝固点到了220度要冻结,到了240度左右会变得粘稠,流动性就会变的很差。我们对德令哈的这个项目的熔盐吸热器做了实验,西班牙曾经冻过管,里面是一块一块的,我们也通过太阳能聚光缓和的加热把冻管熔化它。

  这几年完成了熔盐相关技术的研究,熔盐的储能到底多少时间比较合适,储能肯定有很多的优势,作为太阳能光热肯定是发电稳定、可调度。它把吸热的能量跟发电量的能量进行了结合,保证了可调度,发电的输出是根据电网需求进行调度的,但是这样也带来了很多造价的增加。有很多没有做过光热项目相关的研究人员,会觉得储能越长越好,但是储能增加也会增加很多成本,到底多少比较好,跟储能以后发电的电价、储能本身的投入、包括经常性的投资有很大的关联,太阳能倍数、造价的变化、最终的规模、边关相同,根据德令哈的情况算出来六个小时是比较合理的,经济效益比较好的优化的数据,也就是六个小时储能。当然内华达州给比较好的电价,晚上用电量比较大,因为给的电价好就可以把时间延长。

  50兆瓦设计会根据这个数据进行后端的调整,熔盐基本的留存,基本上是一样的,由于德令哈特殊的原因,当时施工了两个塔,希望一个塔变成储能塔,首先一个塔是做聚光实验,第二是吸热器实验,现在是1号塔改成储热熔盐塔,储能两个小时。一号吸热塔也加上储罐,增加冷罐和热罐,补充50%的采光面积,需要有多的能量,至少120%的能量来保证增加两个小时的发电时间。年发电时间增加20%到30%,也有很多人关心,增加项目以后10兆瓦的项目是实验项目,10兆瓦的规模增加储能经济效益数据本身是下降的,但是为什么要建设10兆瓦的熔盐的储能实验,大规模实验以后进行小规模中型的实验。首航也做了10兆瓦的实验,也是同样的道理,首先是小规模控制项目的风险,整个项目完成的熔盐储能热罐和冷罐支架的布局图。

  塔式储能的关键技术,系统的工艺设计、吸热、储热,整个电站运行的难度会下降,假如储能改造了以后,本身的能量吸热和发电量进行结合,能量不稳定了但是发电可以稳定的输出,控制的难度会大幅度的下降,经济性最优跟容量跟整个投资的成本有关,储罐成本等等,储能以后发电价格很好,当然是储能越长越好,高温低凝固点,尽可能地把两端的端差加大。那么这里面我们讲一下熔盐的材料,尽可能低温的熔化,能达到50度的熔化熔盐特性更高了,高温端达到600以上,因为储能主要是靠端差的,为什么槽式储能过程中难度比较大,因为槽式温度提高很难,但是底下凝固点又很高,200点以下就不能用了。要高温低凝固点,安全可靠的系统设计,防冻、防泄漏,间歇性的运行,频繁的起停,耐疲劳、耐高温、腐蚀、熔盐材料要求也比较高。由于温度比较高、又是耐腐蚀的材料,材料的要求也比较高。

  熔盐吸热器是不断的回路的循环,吸热器是耐高温、耐腐蚀、热疲劳,聚光突然来了一个云,表面的温度是大幅度的下降,对本身材料的要求比较高,早上启动的过程中,对吸热器本身的不同点
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